Development and Application of the Learning Program for Improving Problem Solving Ability through Stimulation of Reflective Thinking

문제 해결력 향상을 위한 반성적 사고 촉진 교수 학습 프로그램의 개발 및 적용

최지윤․전영석

( 서울교육대학교)

Development and Application of the Learning Program for Improving Problem Solving Ability through Stimulation of Reflective Thinking

Choi, Ji Youn

(Seoul National University of Education)

ABSTRACT

We examined the strategies to stimulate the reflective thinking using science notebook for the improvement of problem solving ability which is one of the core skills for the future. The strategies we derived have four steps which are input, output, solving mission and reflection as my own mirror. We applied the strategies to the 6th grade class for autumn semester in order to examine the students learning process and the result. We could observe that students looked into their own learning and had a time to look back their activities in the class. We could also confirmed that science notebook would be effective to improve the problem solving as stimulating the reflective thinking. In addition, we could specify the strategy of using science notebook in the class. At a ‘input’ stage, students should be able to choose their own learning style as their preference and teacher need to give them proper feedback. Interaction with peers should be emphasized during the activities as

‘question attack’ and ‘question defense’ in ‘output’ stage and ‘solving mission’ stage. You should suggest the students various method to record their thought from looking back their classroom activities instead of mere writing. We also examine the students achievement from the students’ notebook and Meta Cognitive Awareness test. As a result, students who had studied using science notebook showed statistically meaningful higher achievement than controlled students.

Key words : reflective thinking, science notebook, problem solving ability

2013.1.30(접수), 2013.2.22(1심통과), 2013.2.26(2심통과), 2013.2.26(최종통과) E-mail: [email protected](전영석)

I.

자라나는 우리의 후속 세대가 급변하는 미래 사 회에 적응하여 자아실현의 행복한 삶을 성공적으 로 영위할 수 있도록 하기 위해서는 특정한 지식이 나 기능보다는 다양한 분야의 요구를 충족시킬 수 있는 기본적인 능력, 즉 핵심 역량을 지닐 수 있도 록 도와야 한다. 이광우(2009)는 미래 사회 초․중 등학교 교육에서 강조되어야 할 중요한 핵심 역량 으로 ‘문제 해결력’을 제시하였다. 문제 상황에 직

면하였을 때, 동원 가능한 자원을 이용하여 가장

효과적으로 문제의 해결 방안을 찾는 일은 미래 사

회를 살아가는데 필수적인 능력이며, 과학교육에서

도 중요하게 다루어야 하는 과학적 소양의 중요한

요소이다(곽호숙, 2009; 김경희, 2008). 문제를 효과

적으로 해결하기 위해서는 ‘생각하는 힘’, 즉 사고

력이 필요한데, 창의성, 논리적 사고력, 비판적 사

고력, 의사 결정력 등이 그 중요한 요소이며, 특히

반성적 사고력은 논리적 사고력과 비판적 사고력

을 통합하는 핵심 개념이다(강영심, 2008). 송지은

(2008)의 연구에서는 반성적 사고력과 문제 해결력 의 관계를 설명하고 있다. 이 연구에 의하면 일지 작성을 통해 반성적 사고력 훈련을 받은 집단이 그 렇지 않은 집단에 비해 높은 문제 해결 능력을 보 인다고 한다.

학습을 통해 반성적 사고력을 기르기 위해서는 반성적 사고력을 충분히 발휘하는 학습 상황을 제 공해야 하는데, 이를 반성적 학습이라 한다. Tan과 Goh(2008)는 반성적 학습에서는 학습자가 시간을 충분히 활용하여 자신에게 제시된 현재의 학습 상 황과 자신의 지난 경험을 잘 연결하여 유용한 정보 를 만들어 내는 학습 형태를 보인다고 하였다. Tan 과 Goh가 제안한 반성적 학습의 교수․학습 모형 에서는 과제를 제시하고, 학생들로 하여금 문제의 답안을 적도록 하였는데, 문제 답안지에는 어떠한 틀이나 박스, 밑줄 등을 제시하지 않아서 학생들이 가능한 많은 대안과 해결 방안을 생각할 수 있도록 하였다. 충분히 생각할 시간을 가지고 이 활동을 수행하는 동안, 학생들은 새롭게 학습한 내용을 자 신의 예전 경험과 연결하여 주어진 문제를 적절하 고 실현 가능한 방안으로 해결할 수 있었다. 문제 상황을 제시하고 해결 방안을 고안하도록 하는 활 동이 반성적 사고력을 촉진시킬 수 있는 전략으로 활용될 수 있을 것이다.

반성적 사고력을 촉진하는 전략으로 ‘저널 쓰기’

가 널리 활용되고 있다. 저널 쓰기는 특별한 자원 의 추가 투입 없이 학습자로 하여금 스스로 무엇을 느끼는지, 무엇을 알고 있는지, 무엇을 하고 있는지 또한 왜 하는지 등에 대한 생각을 정리할 기회를 제공한다. 한편, 초등학생이 자신의 학습 과정을 쉽 게 살펴보고 점검할 수 있도록 유인하는 전략 중 하나로 ‘과학 공책’의 도입을 생각해 볼 수 있다.

반성적 사고를 자극 하는 ‘과학 공책’에는 증거를 기반으로 하는 설명, 질문, 예상, 결론 등을 기록할 수 있다(Klentschy, 2008). 저학년의 경우, ‘과학 공 책’을 통해 모둠별로 과학 글쓰기, 관찰 결과 쓰기, 그리기, 느낌 쓰기 등의 활동을 할 수 있으며, 과학 자가 메모하듯이 계속해서 새로운 것을 ‘과학 공 책’에 더해 나가도록 할 수 있다. Klentschy는 ‘과학 공책’’의 필수 요소로 ‘학습 문제’, ‘결과 예상’, ‘실 험 계획’, ‘데이터나 그래프’, ‘증거’, ‘그림 결론’,

‘ 새로운 질문’의 7가지를 제안하였다.

Gilbert와 Kotelman(2005)은 ‘과학 공책’의 장점에

대하여 다음과 같이 5가지로 정리하였다. 첫째, ‘과 학 공책’은 생각 도구로 생각하는 것들을 적을 수 있는 공간이다. 둘째, ‘과학 공책’은 교사의 지도 과 정에 대한 안내서이다. 교사는 학생들의 ‘과학 공 책’을 살펴보면서 다음 수업을 구상하고 준비할 수 있다. 셋째, ‘과학 공책’은 글쓰기 능력을 함양한다.

자신의 생각을 글로 정리하는 과정에서 글쓰기 능 력 또한 신장될 수 있다. 넷째, ‘과학 공책’은 다양 한 학습 방법을 지원한다. 학생마다 각자가 선호하 는 학습 방법이 다른데, 학생들은 자신만의 학습 방법으로 ‘과학 공책’을 구성할 수 있다. 다섯째,

‘ 과학 공책’을 통하여 교사 협력이 가능하다. 교사 들은 연구회 등을 조직하여 학생들이 작성한 ‘과학 공책’의 내용을 공유하여 토론함으로써 전문성을 신장할 수 있다. Aschbacher와 Alonzo(2006)는 ‘과학 공책’이 학생들의 가지고 있는 과학 개념과 탐구 능력을 평가할 수 있는 유용한 도구라고 주장한다.

특히, 이들은 ‘과학 공책’을 활용한 평가가 학생들 의 수행 활동 과정을 관찰하여 평가하는 것보다 효 율적인 방법이라고 제안한다. Butler와 Nesbit(2008) 역시 ‘과학 공책’의 활용을 통하여 학생들의 글쓰 기 능력이 향상되고 개념 이해 역시 신장되었다는 연구 결과를 발표하며, 효과적으로 ‘과학 공책’을 활용하기 위해서는 교사의 적절한 피드백이 중요 하다고 강조한다.

한편, Chesbro(2006)는 ‘과학 공책’을 유용하게 활 용할 수 있는 전략으로 학습지에 ‘입력’과 ‘출력’을 적을 수 있는 난을 마련할 것을 제안하였다. ‘입력’

란에는 강의, 읽을거리, 수업, 비디오, 실험 등으로 부터 알게 된 정보를 적고, ‘출력’ 란에서는 입력한 내용을 바탕으로 321 복습(배운 것 3가지, 궁금한 것 2가지, 핵심 내용 1가지), CD 표지 만들기, 마인 드맵 그리기, 표 작성하기 등 다양한 활동을 수행한 다. 그는 ‘과학 공책’은 구성주의 관점에서의 교수 학습을 실현하는 효과적인 도구라고 주장한다.

그러나 외국의 사례를 통해 ‘과학 공책’의 긍정

적인 효과를 찾을 수 있다고 하더라도 국내에 바로

적용하기에는 무리가 따른다. 먼저 우리 나름대로

익숙해진 교수․학습의 전통이 있으며, 무엇보다도

국정 교육용 도서인 ‘실험 관찰’이 ‘과학 공책’을

대체하고 있기 때문이다. 즉, ‘실험 관찰’을 대체하

여 ‘과학 공책’을 도입하기 위해서는 타당한 근거

를 제시해야 한다. 실험 관찰은 그림, 사진, 읽을거

리를 제공하는 보조 교과서이자 실험 데이터나 결 과 등을 기록할 수 있는 학습장이기도 하다. 그러 나 현행 ‘실험 관찰’에는 반성적 사고를 촉진하는 장치를 찾기 어려우며, 다만 2007년 개정 교육과정 에 의하여 개발된 ‘실험 관찰’에는 각 단원의 정리 단계에서 과학 글쓰기 활동이 제시되어 있다. 신영 준(2007)은 초등학교 ‘실험 관찰’에 제시된 과학적 사고력에 근거한 과학 글쓰기 활동을 분석하였다.

그 결과, 논리적 사고력에 해당하는 귀납적 사고력 및 연역적 사고력 영역의 글쓰기가 가장 높은 비중 을 차지하였으며, 다음으로 비판적 사고력 글쓰기, 창의적 사고력 글쓰기 등이 많은 영역을 차지하였 다. 하지만 많은 학생들이 글쓰기 자체에 거부감을 가지고 있기 때문에, 단원마다 학습의 정리 단계에 서 한 번씩 주어지는 단순한 글쓰기 활동으로는 문 제 해결력을 신장하기 위한 반성적 사고를 자극하 기 어렵다.

실험 관찰에 대한 교사들의 인식과 활용에 대한 김경순(2003)의 연구에서 실험 관찰 대신에 실험 관찰 보고서(활동지)를 따로 개발하여 사용하고 있 는지를 묻는 문항에 16.4%의 교사들이 따로 활동지 를 사용하고 있다고 응답하였다. 활동지를 따로 제 작해서 사용하는 이유로는 가설 설정이나 예상을 기록할 여백이 없어서라고 대답한 교사가 가장 많 았으며, 그 다음으로는 실험 계획이나 관찰 계획을 그림이나 문장으로 나타낼 여백이 없기 때문이라 고 대답한 교사가 많았다. 그 밖의 의견으로 ‘실험 계획이나 관찰 계획을 그림이나 문장으로 나타낼 여백이 없기 때문에’, ‘의문점이나 더 알고 싶은 점 을 기록해야 할 여백이 없기 때문에’ 등이 있었다.

전체적으로 볼 때, 16%는 높은 비율이 아니라고 할 수 있지만, 불편을 무릅쓰고 다른 자료를 따로 제 작하여 쓰는 교사가 있다는 것은 기존 ‘실험 관찰’

도서의 개선이 필요하다는 것을 보여주는 증거라 고 할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 ‘실험 관찰’

을 개선하기 위한 시사점을 얻는 것을 목적으로 하 여 초등학교에 과학 수업에 활용할 ‘과학 공책’의 구성 방안을 고안하였다. 또한 고안한 방법에 의하 여 연구자가 직접 수업을 수행한 다음, 그 결과를 토대로 ‘과학 공책’의 효과적인 적용 방안을 도출 하였다.

II

본 연구는 크게 ‘과학 공책의 구성 시안 개발과 적용 효과 분석으로 구성된다.

1. ‘과학 공책’의 구성 시안 개발

‘과학 공책’의 구성 시안은 선행 연구를 토대로 전문가들과의 논의를 통해 개발하였는데, ‘과학 공 책’을 활용한 반성적 사고력의 신장을 촉진하는 전 략은 입력-출력-미션 해결-반성의 4단계로 구성하 였다.

1단계는 입력(input) 단계로 교사 설명 및 실험 결과를 공책 왼쪽에 적는다. 이 때 수동적으로 교 사 설명을 받아 적는 것이 아니고, 다양하게 글, 그 림 또는 나만의 방식으로 새롭게 알게 된 사실을 공책 왼편에 구성하게 되므로 학생은 주체적인 행 동을 하게 되며, 이에 따른 결과에 대해 스스로 반 성적 사고를 하게 된다.

2단계 출력(output) 단계는 학습 문제와 그림 결 론, 질문 공격으로 구성된다. 학습 문제는 입력을 바탕으로 공책 오른쪽에 해당 차시 학습 문제를 추 출해 본다. 그림 결론은 학생들이 느끼는 글쓰기에 대한 부담감을 해소하기 위하여 해당 차시 학습을 그림으로 나타내도록 한다. ‘과학 공책’을 활용하는 목적은 글쓰기 능력이 아닌 반성적 사고의 신장이 므로 그림, 만화 어떠한 형태든지 원하는 방법을 사용하여 자신의 학습을 표현하도록 한다. 이 과정 에서도 학생은 지난 학습에 대하여 되돌아보는 기 회를 가지며, 수업 내용에 대하여 스스로 판단하고 결론 내릴 수 있는 충분한 시간을 제공받게 되므로 반성적 사고를 하게 된다. 출력의 가장 핵심적인 부분은 질문 공격이다. 학생이 더 알고 싶은 점을 질문 형식으로 제시하는 것으로 무제한으로 많이 만들어 보라는 의미에서 ‘질문 공격’이라고 이름 붙였다. 질문의 질에 따라 학생의 이해 정도를 파 악할 수 있으며, 이렇게 만들어진 질문을 학급 동 료들과 공유하여 이차적인 탐구가 가능하다. 즉, 질 문에 대한 답을 찾는다는 점에 착안하여 ‘질문 방 어’라고 이름 붙였다.

3단계는 미션 해결 단계이다. ‘과학 공책’ 활용을 통해 촉진되었다고 믿는 반성적 사고력을 발휘할 수 있는 공간으로 수업 차시에 해당하는 문제 상황 을 제시한다. 이 때 문제 상황은 여러 가지 대안을 찾아볼 수 있는 경우로 제시한다.

4단계는 되돌아보는 나만의 거울이다. 3단계까

지 마친 학생은 자신의 수업 활동을 되돌아보는 시 간을 갖는다. 이 때, 안내된 반성 순서에 따라 4가 지 영역(학습목표, 이해, 상호작용, 감정)별로 7문항 에 답하게 된다. 리커트식 척도 5단계로 응답하며, 왜 그렇게 생각하는지 진술하는 문항이 함께 제공 된다. 학생은 이번 단계에서 직접적인 반성의 경험 을 하게 되며, 자신의 부족한 부분, 잘 한 부분을 인식하고, 이후의 수업에 대한 각오를 다질 수 있 게 된다. 교사는 학생의 응답을 토대로 학습 목표 에 얼마나 가까이 도달하였는지, 또 이번 수업에 대하여 어떻게 느끼고 있는지를 파악할 수 있다.

2. 적용 효과 분석

개발된 자료를 초등학교 6학년 학생을 대상으로 적용한 다음, 적용 효과를 살펴보았다. 적용 효과는 연구자가 ‘과학 공책’의 내용을 토대로 개발한 반 성적 사고력 평가 도구와 기존의 초인지 사고력 검 사를 통해 검증하였으며, 이와 병행하여 연구자의 관찰 결과도 함께 활용하였다.

초인지 인식 검사(Meta cognitive Awareness In- ventory)는 Schraw와 Dennison(1994)가 개발한 52개 의 문항 중, 초등학생이 이해하기 어려운 1개 문항 을 제외한 51개 문항을 발췌하여 초등학생에게 적 절한 쉬운 말투로 해석하여 검사지를 재구성하였 다. 본 연구에서의 사전․사후 검사에 대한 Cronbach 알파 값은 .87이다.

문제 해결력에 대한 평가는 학생이 작성한 ‘과학 공책’의 내용에 대하여, 선행 연구 결과를 토대로 과학 교육 전문가의 집중 작업을 통해 채점 기준을 개발하여 실시하였다. 사전 검사는 6학년 1학기 2 단원 ‘우리 몸의 생김새’를 범위로 하였으며, 사후 검사는 6학년 2학기 단원 ‘편리한 도구’를 범위로 하였다. 사전․사후 검사에 대한 Cronbach 알파 값 은 .72이다.

문제 해결력에 대한 평가는 학생들이 작성한 ‘과 학 공책’을 통해 수행 평가의 형식으로 개발하였다.

‘ 과학 공책’ 요소의 1, 2, 4단계는 평가 준거에 따라 상(5점), 중(3점), 하(1점)로 평가하며, 3단계의 미션 해결은 제안한 해결 방안마다 관련성 1점, 적합성 2 점을 부여하여 평가하였다. 표 1에 채점 기준을 나 타내었다.

1, 2, 4 단계에서 상, 중, 하의 판단 기준은 강영 심(2009)이 제시한 반성적 사고 수준과 내용을 참

표 1. 각 단계별 채점 기준

분류 기준 척도

입력(Input)

∙해당 차시 교사 설명 및 관련 개념을 나만의 방식(글, 그림, 표, 그래프 등) 으로 유용하게 정리

∙실험 결과를 표나 차트를 사용하여 학습한 내용이나 연구 결과가 잘 전 달되도록 구성

상중하 (5,3,1)

출력 (Output)

학습문제∙Input 내용을 바탕으로 학습 문제를 제대로 이해하면서 이를 기술함 상중하

(5,3,1) 그림결론

∙배운 내용을 모두 포함하여 글쓰기 에 대한 부담을 줄이기 위하여 글이 아닌 적절한 그림을 활용하여 표현

상중하 (5,3,1) 질문

공격∙더 알고 싶은 새로운 질문들을 생각

나는 대로 정리 상중하

(5,3,1)

미션 해결 ∙관련성: 정답과 관련되거나 연관된 해결 방안 제시

∙적합성: 정확한 해결 방안 제시

관련성 1점 적합성

2점

되돌아보는 나만의 거울

∙학습문제를 얼마만큼 이해하고, 이를 위하여 모둠원 또는 교사와 어떠한 상호작용을 하였는지 자신을 되돌아 보며, 감정을 솔직히 표현하고, 앞으 로의 다짐을 제시한다.

상중하 (5,3,1)

고하여, 1명의 과학교육 박사 학위 소지자와 6명의 석사 학위를 가졌거나 석사 학위 과정에 있는 현장 교사들이 참여한 집중 과정을 통해 개발하였다. 구 체적인 판단 기준은 표 2에서 제시하였다.

한편, 3단계인 미션 해결의 경우, 주어진 문제 상 황에 적절히 관련되고 해결이 가능한 적합한 방안 을 많이 마련할수록 고득점을 얻을 수 있도록 관련 성에 1점을, 적합성에 2점을 배점하였다. 예를 들어 학생이 3개의 답안을 적었을 때, 3개 모두 답안과 관련은 있지만 2개만이 적합한 해결 방안이었다면

표 2. 상, 중, 하 판단 기준

척도 판단 기준

상 수업 내용과 관련하여 앞으로 자신의 행동과 연결하여의문을 제기하며 대안을 탐색하고자 노력함.

중 배운 개념이나 용어를 사용하면서 자신의 생각에 대하 여 논리적으로 전개하고, 수업 내용에 대한 의문을 제 기하지만 그에 대한 대안을 제시하지는 못함.

하 수업 내용과 관련하여 진술은 하지만 요약의 수준에 머물고, 그에 대한 의문을 제기하거나 고민거리를 도 출하지 못하는 수준임.

이 학생은 3+2×2=7점을 얻게 된다.

본 연구에서 ‘과학 공책’을 활용한 학습의 적용 대상은 서울특별시 Y 초등학교의 6학년 2개 학급 57명이며, 1개 학급 29명으로 구성된 비교반과 역시 1개 학급 28명으로 구성된 실험반으로 구분하였다.

III

실제 6학년 과학 수업에 ‘과학 공책’을 적용하면 서 단계별로 반성적 사고와 관련된 교육적 효과를 살펴보았다.

학생들은 대부분 과학 수업에서 새롭게 알게 된 사실, 그리고 그렇게 알게 된 사실과 관련하여 떠오 르는 나만의 생각, 느낌 등을 오랫동안 기억하지 못 한다. 첫 입력 단계에서 학생들은 수업 시간에 교사 의 설명이나 실험 등을 통하여 알게 된 사실, 나의 생각, 느낌을 각자 선호하는 방식으로 메모하였다.

연구자는 수업 관찰 및 학생과의 면담 등을 통해 자 신의 경험을 글로써 구체화하고, 자신이 정리한 내 용을 다시 한 번 살펴보는 과정에서 학생들의 반성 적 사고가 증진된다는 것을 확인할 수 있었다.

특히, F 학생의 경우, ‘4단계 전략 중, 자신에게 도움이 가장 잘 된 전략이 어떤 것인가’라는 면담 질문에 대해 1단계 입력 전략이 가장 효과적이었다 고 응답하였다. 남학생인 F 학생의 입력 결과물을 살펴보면 처음에는 단어를 나열하는 정도로 빈약 하였지만, 입력 전략에 익숙해지고 그 필요성을 스 스로 인식하면서 점차 발전된 형태의 결과물을 만 들어 내었다. C, D, H 학생 역시 입력을 가장 효과적 인 전략으로 꼽았다. 면담 과정에서, C 학생은 ‘입력

그림 1. 1단계 입력 전략 활용 사례: 6학년 2학기 “계절의 변화”

전략을 통하여 정리를 하고 다른 활동을 하기 때문 에 입력이 가장 효과적이다.’고 하였으며, D 학생은

‘입력은 수업에 집중할 수 있어서 가장 효과적이었 다.’고 응답하였다. 또한 H 학생은 ‘선생님께서 말 씀하신 내용을 자신만의 방법으로 요약을 하기 때 문에 더 잘 이해할 수 있었다.’라고 설명하였다. 이 과정에서 입력 전략이 유의미하게 운영되기 위해 서는 무엇보다도 교사 중심이 아닌, 철저히 학생 중심이어야 한다는 점을 확인할 수 있었다. 단순히 교사의 설명을 옮겨 적고, 실험 결과를 받아 적는 활동에서는 반성적 사고의 경험을 하기 어렵다. 학 생들의 입력 결과 중에는 교사가 수업 내용을 설명 할 때 사용하였던 파워포인트 형식을 그대로 옮겨 적은 경우도 있었다. 교사의 설명 중 중요한 부분 을 스스로 판단해 보고, 그것을 어떠한 방법으로 정리할 것인지 선택하여 적절하게 정리하는 과정 속에서 학생들은 반성적 사고력을 훈련하는 것으 로 판단된다.

출력 단계 중, ‘학습 문제’ 요소를 살펴보면, 교 사가 제시하는 것이 아니라, 학생 스스로 입력 내 용을 바탕으로 학습 문제를 추출하였기 때문에, 학 생들은 학습 문제를 다양한 형태로 제시하였다. 특 히 B 학생은 학습 문제를 ‘나의 질문’이라는 형식 으로 제시하였다. 이 학생은 수업에 대해, 질문에 대한 해답을 찾아가는 과정으로 인식하였다고 볼 수 있다. 이렇게 능동적인 자세로 수업에 참여하면 서 보다 수업에 집중하고 동기화될 수 있었다고 판 단된다. 또한 ‘학습 문제’는 수업이 끝난 후 이에 대한 해답을 구하였는지 자신을 되돌아보려는 반 성의 기회를 제공한다는 것을 확인하였다.

그림 2. 2단계 출력 전략 활용 사례: 학습 문제 도출

출력 단계의 ‘그림 결론’은 글쓰기에 부담을 느 끼는 학생들에게 효과적인 전략으로 판단된다. 기 존의 ‘실험 관찰’을 통한 수업에서는 그림 등과 같 이 자유롭게 기술할 수 있는 공간이 제한적이다.

학생들은 출력 란에 만화나 마인드 맵 등 자신들이 좋아하는 방식으로 자유롭게 표현하여 그림 결론 을 구성하였다. 대부분의 학생들은 간단한 그림을 통해 차시 수업의 핵심 내용을 포함하는 그림 결론 을 만들 수 있었다. 이 과정에서 학생들은 해당 차 시 내용을 전반적으로 되돌아보고, 주요 핵심 내용 을 선별하는 반성적 사고 과정을 경험하였다. K 학 생과 B 학생은 그림 결론이 가장 간단하게 할 수 있는 활동이었기 때문에 효과적이라고 응답하였다.

D 학생의 경우, ‘직접 수업 내용을 그림으로 나타 내기 때문에 기억도 오래 가서 효과적이었다.’라고 설명하였다.

‘질문 공격’은 학생들의 질문 생성 능력의 차이

그림 3. 2단계 출력 전략 활용 사례: 그림 결론

그림 4. 2단계 출력 전략 활용 사례: 질문 공격

가 가장 확연히 드러나는 전략이었다. 가장 우수한 질문을 많이 만들어냈던 A 학생도 질문 공격에 대 한 면담에서 ‘질문을 만들어보면서 수업 내용을 심 화하여 생각해 보았지만 질문 만들기가 많이 힘들 었다.’라고 응답하였을 정도로 학생들에게 질문 만 들기는 큰 도전이었던 것으로 판단된다. C 학생은 질문 공격 전략에 대하여 ‘질문을 생각해 내고, 또 그 질문에 대하여 공부를 한다면 좋은 방법이지만, 그저 적기만 하고 그에 대한 공부는 따로 하지 않 아서 별로 도움이 되지 않았던 것 같다.’고 응답하 였다. 그러므로 학생들은 질문 공격 전략을 통하여 수업 내용을 심화하여 생각해 보고 새롭게 궁금한 내용을 떠올려 보기도 하였지만, 그 효과를 증가시 키기 위해서는 ‘질문 공격’ 내용을 학생들과 함께 살펴보고, 문제를 해결하는 과정이 수반되어야 할 것이다. ‘질문공격’과 짝을 이룰 수 있는 ‘질문 방 어’가 제대로 이루어질 때 질문 만들기 전략이 의 미가 있다.

‘ 되돌아보는 나만의 거울’은 성찰일지의 축소본 이라 할 수 있다. 성찰일지란 자기 자신과 자신의 학습 과정을 반성하며 느낀 점, 의견 등을 적어보 는 기록이다. 기존의 반성적 사고 촉진 전략 중 하 나인 성찰일지를 ‘되돌아보는 나만의 거울’이라는 형태로 ‘과학 공책’에 포함시켰다. 학생들이 학습지 에 전부 답을 하고, 필요한 실험 데이터를 모두 얻 었다고 할지라도 학생들이 진정 무엇을 배웠는지, 일상생활에서 그들이 알고 있는 지식을 적용하여 살아갈 수 있는지 스스로 판단해 볼 필요가 있다.

주어진 질문에 따라 안내된 반성 글쓰기 결과를 통 해 학생들이 과학 수업 과정에서 어떠한 생각을 하

그림 5. 4단계 되돌아보는 나만의 거울 전략 활용 사례: 질 문 공격

게 되는지 들여다보는 창문이 될 수 있다. J 학생의 경우, ‘오늘 배우면서 얼마나 학습 목표에 맞게 행 동하였나요?’라는 질문에 중간 척도인 3점을 주고, 그러한 이유를 ‘입력을 안 적어서 잘 모르겠다.’라 고 기술하였다. ‘되돌아보는 나만의 거울 전략’이 학생으로 하여금 스스로 학습에서 무엇이 필요한 지를 알 수 있도록 돕는 사례라고 판단된다.

C 학생의 경우, ‘오늘 배운 것에 대하여 어떤 생 각이 들었나요?’라는 질문에 ‘새로운 내용을 알게 되어 자신감을 얻었지만, 아직도 조금 헷갈리기 때 문에 불안감을 느낀다.’고 대답하였다. 이처럼 과학 공책은 학생의 개념 변화를 확인하여 적절한 피드 백을 제공하는 자료로서 활용될 수 있을 것이다.

‘되돌아보는 나만의 거울’ 전략과 같은 안내된 반성 글쓰기가 모두 학생들에게 효과적인 반성적 사고력 촉진 전략이 될 것이라고 기대하였던 것과 는 달리 많은 학생들은 되돌아보는 나만의 거울 전 략에 대하여 부정적인 답변을 많이 하였다. D 학생 의 경우, 되돌아보는 나만의 거울 전략에 대한 면 담 과정에서 ‘되돌아보는 나만의 거울 활동으로 학 습을 모두 반성하지는 못했던 것 같다. 되돌아보는 나만의 거울보다는 ‘과학 공책’을 정리한 후에 느 낌 또는 생각나는 점을 ‘과학 공책’에 쓰는 것이 더 좋은 방법 같다.’라고 대답하였다. 즉, ‘되돌아보는 나만의 거울’ 전략과 같은 안내된 반성 글쓰기 보 다는 간략한 느낌 정도를 ‘과학 공책’ 말미에 적는 것이 더 효과적일 것이라는 의견이었다. A 학생의 경우도 ‘이것을(되돌아보는 나만의 거울) 하면서 별로 반성이 안 된 것 같다. 왜냐하면 모두 막 쓰기 바빠서 지어냈기 때문이다.’라고 응답하여 이 학생 에게는 이 전략이 그저 형식적인 단계가 되었다는 것을 알 수 있었다. ‘나만의 거울 전략’에서는 사고 활동에만 집중할 수 있도록 ‘쓰기’ 뿐만 아니라, 다 양한 방법으로 기록할 수 있는 좀 더 효율적이고 효과적인 방안이 도입되어야 할 것이다.

‘과학 공책’을 통한 문제 해결력 채점 결과 및 초 인지 인식 검사 결과는 ‘과학 공책’을 적용한 수업 을 통해 문제 해결력이 신장된다는 것을 보여 주었 다. 표 3은 ‘과학 공책’을 통한 수행 평가를 통해 실 험반과 비교반의 문제 해결력을 비교한 결과를 나 타낸 것이다. 사전 검사의 결과, 실험반과 비교반의 점수는 통계적으로 차이가 없기 때문에. 두 집단은

‘과학 공책’ 활용 전에는 동일 집단이라고 말할 수

있다. 사후 검사 결과를 살펴보면, 실험반의 사후 검사 점수는 비교반의 점수보다 유의미하게 높았 으며, 검사 점수의 증가량도 실험반이 유의미하게 높았다. 이를 통해 ‘과학 공책’ 활용을 통한 수업으 로 인해 문제 해결력이 높아졌다는 것을 알 수 있 다. 실제 적용 과정에서, 초기에는 학습자들이 ‘과 학 공책’을 작성하는 것을 어려워하고 귀찮아했지 만, 후기로 갈수록 ‘과학 공책’의 필요성과 중요성 에 대해 인식하면서 자신의 활동을 정리하고, 학습 과정 동안 느낀 감정들을 솔직하게 기술하면서 생 각을 가다듬고 정리하는 도구로서 이용하는 모습 을 관찰할 수 있었다.

문제 해결력 사후 검사에서 사전 검사에 비하여 월등히 높은 성취 결과를 나타낸 세 명의 학생을 심층 면담하였다. 다음은 학생들의 답변이다.

B : 그냥 수업을 듣고 며칠 뒤면 잊어버리고 했는데, 열 심히 써보니 기억에 오래 남는 것 같다. (나만의 거울 은)오늘의 내 수업 태도를 반성하는 것 같다. 내가 상호 작용 같은 것이 잘못했으면 내 수업 태도가 안 좋았던 거니 반성해 보았던 것 같다. (과학 공책은)문제 해결에 도움을 주었던 것 같다. 수업 시간에 무심코 들은 내용 도 적고 되돌아보기도 하니 마지막 문제 해결 때 더 깊 게 생각한 것 같다. 그림 결론이 가장 효과적이었다. 마 지막에 우리 방법 중, 간단하게 할 수 있었던 것 같다.

A : (대안을 많이 적을수록 점수를 많이 받게 되는)미션 4~9 형태가 점수를 더 많이 받고 싶어서 정답을 많이 적기 위해 노력하였다. 질문을 만들어보면서 수업 내용 을 심화하여 생각해 보았지만, 질문 만들기가 많이 힘들 었다. (되돌아보는 거울)이것을 하면서 별로 반성이 안 된 것 같다. 왜냐하면 모두 막 쓰기 바빠서 지어냈기 때

표 3. 문제 해결력 사전․ 사후 검사 결과

종속변수 집단 평균 ± 표준편차

t 통계량

P (T <= t)

양측 검정

t 기각치양측

검정 사전 문제

해결력

비교반 7.97 ± 6.07

0.86 0.40 2.00 실험반 9.29 ± 5.58

사후 문제 해결력

비교반 10.59 ± 6.96

2.46 0.01 2.01 실험반 16.64 ± 11.09

증가량 비교반 2.62 ± 7.13

2.26 0.03 2.00 실험반 7.36 ± 8.56

문이다. 나만의 거울은 별로 도움이 안 된 것 같고, 미 션 해결은 많은 도움이 되어 더욱 많이 하면 좋겠다. 출 력을 하면 이해가 잘 되어 도움이 되었고, 미션을 하면 문제를 푸니까 도움이 아주 잘 되었다.

F : (‘과학 공책’을)쓰기 전보다 과학 성적이 올라갔고, 좀 더 수업에 집중할 수 있게 되어 중요한 단어가 기억 이 잘 났다. 내가 예전에는 비슷한 단어를 헷갈려서 문 제를 많이 틀렸는데 ‘과학 공책’을 쓴 후로 단어도 잘 외 워지고 중요한 문장도 잘 외워지는 것 같다. input이 도 움이 되었다. input을 쓰면서 수업 시간에 배운 내용을 정리하면 외우기 쉬워진다.

이를 통하여, ‘과학 공책’의 필요성에 대하여 인 식하고 있는 학생들은 ‘과학 공책’의 4가지 전략을 열심히 수행하였음을 확인할 수 있었다. 특히, 학생 마다 자신이 선호하는 전략이 다르다는 것을 통하 여 보다 효과적인 ‘과학 공책’ 적용법을 생각해 볼 수 있었다.

한편, 표 4에서 실험반과 비교반에 대한 초인지 사고력(MAI)의 사전 검사를 비교해 볼 때, 실험반 과 비교반의 평균값은 약 160점과 170점으로 약간 의 차이를 보이지만, 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 수업 전, 실험반과 비교반은 동질 집단이었다고 판단할 수 있다. 그러 나 ‘과학 공책’을 통한 반성적 사고 촉진 수업이 적 용된 후에는 실험반의 사후 MAI 검사 평균값이 비 교반의 MAI 검사 평균값보다 유의미하게 높게 나 타났으며, 증가량을 비교해도 실험반의 경우가 유 의미하게 높다는 것을 알 수 있다.

표 4의 검사 결과를 통하여 ‘과학 공책’ 활용 수업

종속변수 집단 평균 ± 표준편차 t 통계량

P (T <= t)

양측검정 t 기각치

양측검정

사전 MAI

비교반 159.48 ± 27.11

1.51 0.14 2.01 실험반 169.96 ± 25.27

사후 MAI

비교반 160.69 ± 32.64

3.01 0.01 2.01 실험반 185.57 ± 29.71

증가량 비교반 1.21 ± 20.61

2.82 0.01 2.00 실험반 15.61 ± 17.94

은 실험반 학생들의 초인지 인식 정도를 향상시킨 다는 점을 확인할 수 있다. 이는 반성적 사고의 신 장으로 풀이할 수 있을 것이다. 반성적 사고 촉진 수업이 실제로 학생들의 반성적 사고력의 신장에 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단된다.

IV

본 연구에서는 ‘과학 공책’을 통한 반성적 사고 촉진 수업 전략을 고안하고 적용하는 과정을 관찰 하여 ‘과학 공책’의 적용 방안에 대한 시사점을 얻 고자 하였다. ‘입력’, ‘출력(학습 문제, 그림 결론, 질문 공격)’, ‘미션 해결’, ‘되돌아보는 나만의 거울’

의 4단계로 구성된 전략을 적용하면서 학생들의 활 동 과정을 관찰하고, 검사 도구를 사용하여 성취 정도를 평가한 결과, 학생들의 초인지 인식 및 문 제 해결 능력이 의미 있게 향상된 것으로 나타났다.

실제 수업 적용과정에서 관찰한 결과 및 학생과 의 면담 내용을 토대로 ‘과학 공책’을 적용하는 적 절한 수업 지도 방안을 다음과 같이 도출할 수 있 었다. 먼저 입력 단계에서는 다양한 학습 전략을 적용하여 개별 학생마다 가장 효과적이라고 생각 하는 전략을 선택할 수 있도록 하여야 하며, 이에 대한 교사의 피드백이 지속적으로 이루어져야 한 다. 출력 단계에서는 ‘질문 공격’이나 ‘미션 해결’

전략을 활용하면서 다른 학생의 공책을 돌려보거 나, 해결 방안에 대하여 모둠별로 토의하는 등의 동료 학습을 장려할 수 있다. 동료 학습을 통하여 의견을 교환하는 가운데 반성적 사고를 할 수 있는 기회를 갖게 되고, 이를 통하여 효과적인 학습이 이루어질 수 있다. 특히, 공책을 활용할 경우, 면대 면 상황에서의 토의나 의사소통에 어려움을 겪는 학생들에게 자신의 공책을 통하여 의사소통을 경 험하게 되므로 효과적이다.

‘과학 공책’을 통한 반성적 사고 촉진 전략에 따

른 수업은 많은 시간이 소요되고, 학생들이 글쓰기

에 대한 부담감을 느끼는 등의 약점이 다소 발견되

었지만, 학생들의 반성적 사고력 신장에 긍정적 영

향을 미치고, 이를 통하여 문제 해결 능력 향상에

도움을 준다는 점을 확인하였다. 기존의 ‘실험 관

찰’도 교과서의 지시 사항만 적는 수동적인 사용

방법에서 벗어나 질문을 스스로 만들어 내고, 수업

에서의 자신의 활동 및 학습 내용을 살펴보는 등,

교과서를 적극적으로 이용하는 학습 자료로 활용 될 수 있도록 개선할 필요가 있다. 이를 위해 다양 한 학년을 대상으로 하는 추가 연구가 필요하다고 판단된다.

참고문헌

강영심(2008). 저널 쓰기를 통한 예비특수교사의 반성적 사고와 학업성취도와의 관계. 지적장애연구, 11(4), 283-304.

곽호숙, 장신호(2009). 과학 문제 해결력 촉진을 위한 사 례 기반 학습 프로그램의 효과. 초등과학교육, 28(3), 340-351.

김경순(2003). 과학과 「실험 관찰」보조교과서에 대한 교사들의 인식과 활용 실태. 춘천교육대학교 석사 학 위 논문.

김경희(2008). 문제중심학습(PBL)의 수업 단계별 학습활 동의 특성과 교육적 의미 탐색; 초등 과학 수업을 중 심으로. 초등교육연구, 21(1), 269-296.

송지은(2008). 문제중심학습에서 비판적 성찰일지 작성 이 반성적 사고수준과 문제 해결력에 미치는 효과. 서 울대학교 석사 학위 논문.

신영준(2007). 초등학교 실험 관찰에 나타난 과학적 사 고력을 토대로 한 과학글쓰기 유형 분석. 과학교육논 총, 20(1), 99-112.

여주희(2010). 탐구적 과학 글쓰기(SWH) 프로그램이 학

생들의 과학개념 이해와 반성적 사고에 미치는 영향.

부산대학교 석사 학위논문.

이광우(2009). 핵심역량 기반 초 중등학교 교육과정 설 계 방안 탐색을 위한 세미나. 한국교육과정평가원 연 구자료. ORM 2009-20.

Aschbacher, P. & Alonzo, A. (2006). Examining the utility of elementary science notebooks for formative assessment purposes. Educational Assessment, 11(3/4), 179-203.

Butler, M. B. & Nesbit, C. (2008). Using science note- books to improve writing skills and conceptual under- standing. Science Activities, 44(4), 137-146.

Chesbro, R. (2006). Using interactive science notebooks for inquiry-based science. Science Scope, 29(7), 30-34.

Gilbert, J. & Kotelman M. (2005). Five good reasons to use science notebooks. Science and Children, 43(3), 28-32.

Klentschy, M. P. (2008). Using science notebooks in ele- mentary classrooms. NSTA(National Science Teachers Association) press.

Schraw, G. & Dennison, R. S. (1994). Assessing meta- cognitive awareness. Contemporary Educational Psy- chology, 19, 460-475.

Tan, K. S. & Goh, N. K. (2008). Assessing students’

reflective responses to chemistry-related learning tasks.

US-China Education Review, 5(11), 28-36.